0.1 概述

计算机包括硬件（hardware）和软件（software）两部分。

硬件包括计算机中可以看得见的物理部分。

而软件提供看不见的指令。这些指令控制硬件并且使得硬件完成特定的任务。

程序设计

定义：创建（或开发）软件。软件包含了指令，告诉计算机做什么。

应用场景：软件遍布我们周围。除了个人计算机，飞机、汽车，手机甚至烤面包机中，同样运行着软件。

程序设计语言

软件开发人员在称为程序设计语言的强大工具的帮助下创建软件。

如何选择该学习哪种程序设计语言？

• 程序设计语言有很多种，每种语言都是为了实现某个特定的目的而发明的。
• 你会困惑哪种语言是最好的。事实上，没有“最好”的语言。每种语言都有它的长处和短处。
• 经验丰富的程序员知道各种语言擅长的应用场景，因此，会尽可能的掌握各种不同的程序设计语言。
• 如果你掌握了一种编程语言，应该会更容易上手其他的编程语言。关键是学习如何使用程序设计方法来解决问题。

0.2 计算机硬件介绍

冯·诺依曼体系结构

冯·诺依曼体系结构是现代计算机的基础，现在大多计算机仍是冯·诺依曼计算机的组织结构，只是作了一些改进而已，并没有从根本上突破冯体系结构的束缚。冯·诺依曼也因此被人们称为“计算机之父”。

中央处理器

中央处理器（Central Processing Unit, CPU）是计算机的大脑。它从内存中获取指令，然后执行这些指令。

包括：控制单元（control unit）和算术/逻辑单元（arithmetic/login unit）。

• 控制单元：用于控制和协调其他组件的动作。
• 算术/逻辑单元：用于完成数值运算（+、-、*、/）和逻辑运算（比较）。

每台计算机都有一个内部时钟，该时钟以固定速度发射电子脉冲。时钟速度越快，在给定的时间段内执行的指令就越多。速度的计量单位是赫兹（Hz），1Hz相当于每秒1个脉冲。随着CPU速度不断提高，目前已千兆赫（GHz）来表述。

最初一个CPU只有一个核（core）。核时处理器中实现指令读取和执行的部分。一个多核CPU是一个具有两个或者更多独立核的组件。可提高CPU的处理能力。

IT定律值计算机行业发展规律

• 摩尔定律（Moore's Law）
• 安迪-比尔定律（Andy and Bill's Law）
• 反摩尔定律（Reverse Moore's Law）

存储设备

内存中的信息在断电时会丢失。那我们可以考虑将程序和数据永久的保存在存储设备上。当计算机确实需要这些数据时，再移入内存，因为从内存中读取比从存储设备读取要快得多。

存储设备主要有以下三种：

• 磁盘驱动器

每台计算机至少有一个磁盘驱动器。硬盘（hard disk）用于永久的保存数据和程序。

• 光盘驱动器（CD和DVD）
• USB闪存驱动器

USB：Universal Serial Bus，通用串行总线。

可以使用USB将打印机、数码照相机、鼠标、外部硬盘驱动器连接到计算机上。

USB闪存驱动器很小，可用于存储和传输数据的设备。

内存

比特（bit）和字节（byte）

在讨论内存之前，先清楚数据是如何存储在计算机中的。

计算机就是一系列的电路开关。每个开关存在两种状态：关（off）和开（on）。如果电路是开的，它的值是1。如果电路是关的，它的值是0。

一个0或者一个1存储为一个比特（bit），是计算机中最小的存储单位。

计算机中最基本的存储单元是字节（byte）。每个字节由8个比特构成。

计算机的存储能力是以字节和多字节来衡量的。如下：

• 千字节（kilobyte, KB）=1024B
• 兆字节（megabyte, MB）=1024KB
• 千兆字节（gigabyte, GB）=1024MB
• 万亿字节（terabyte, TB）=1024GB

内存

内存（也叫Random-Access Memory, RAM）：由一个有序的字节序列组成，用于存储程序及程序需要的数据。

一个程序和它的数据在被CPU执行前必须移到计算机的内存中。

每个字节都有一个唯一的地址。使用这个地址确定字节的位置，以便于存储和获取数据。

一个计算机具有的RAM越多，它的运行速度越快，但是此规律是有限制的。

内存与CPU一样，也构建在表面嵌有数百万晶体管的硅半导体芯片上。但内存芯片更简单、更低速、更便宜。

实测发现：内存存取数据的速度比硬盘的存取速度快10倍，在某些环境里，硬盘的内存之间的速度差距可能会更大。而CPU的速度比内存不知还要快多少倍。当我们把程序从硬盘放到内存以后，CPU就直接在内存运行程序，这样比CPU直接在硬盘运行程序就要快很多。

内存解决了一部分CPU运行过快，而硬盘数据存取太慢的问题。提高了我们的电脑的运行速度。内存就如同一条“高速车道“一般，数据由传输速度较慢的硬盘通过这条高速车道传送至CPU进行处理！

但内存是带电存储的（一旦断电数据就会消失），而且容量有限，所以要长时间存储程序或数据就需要使用硬盘。

内存在这里起了两个作用：

• 保存从硬盘读取的数据，提供给CPU使用
• 保存CPU的一些临时执行结果，以便CPU下次使用或保存到硬盘

输入和输出设备

常见的输入设备：键盘和鼠标

常见的输出设备：显示器和打印机

显示器的屏幕分别率：显示器设备水平和垂直方向上显示的像素（px）数。

• 分辨率可以手工设置。
• 分辨率越高，图像越锐化，越清晰。
• 像素密度。

通信设备

计算机可以通过通信设备进行联网。

常见的设备有：

• 拨号调制解调器：使用的是电话线。
• DSL（数字用户线）：使用的也是电话线。
• 电缆调制解调器
• 网络接口卡（NIC）
• 无限网络

0.3 计算机发展史上的鼻祖

• 图灵
• 冯·诺依曼

0.4 操作系统

操作系统（Operating System）是运行在计算机上的最重要的程序，它可以管理和控制计算机的活动。

硬件 ↔ 操作系统 ↔ 应用程序 ↔用户

操作系统的主要任务：

• 控制和监视系统的活动
• 分配和调配系统资源
• 调度操作

0.5 万维网

万维网（World Wide Web，www，环球信息网）常简称为Web。发明者提姆-伯纳斯-李。

分为Web客户端和Web服务器程序。

WWW可以让Web客户端（常用浏览器）访问浏览Web服务器上的页面。是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。

在这个系统中，每个有用的事物，称为一样“资源”；并且由一个全局“统一资源标识符”（URI）标识；这些资源通过超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol）传送给用户，而后者通过点击链接来获得资源。

万维网是无数个网络站点和网页的集合，它们在一起构成了因特网最主要的部分（因特网也包含电子邮件、Usenet以及新闻组）。它实际上是多媒体的集合，是由超级链接连接而成的。我们通常通过网络浏览器上网观看，就是万维网的内容。

0.6 职业发展与提升

0.7 学习经验探讨

• 锻炼“双核”处理，边听边思考，边做“笔记”
• 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！
  • 第一层次：看得懂（依赖于视频、书、帖子）
  • 第二层次：练的熟（每天代码必须实现2-3遍）
  • 总结：三分看，七分练！
• 建立行之有效的学习方法
  • 学习编程的捷径：敲，狂敲
  • “模仿”好的编码习惯
  • 整理、回顾：每天花30min整理

四种心态

• 不是“没听懂”，而是“记不住”
• 要为成功找理由，不为失败找借口
• 战略上藐视“对手”，战术上重视“对手”
• “代码虐我千百遍，我视代码如初恋”